KR100626105B1

KR100626105B1 - 레이저 용접용 클램핑 장치

Info

Publication number: KR100626105B1
Application number: KR1020040113012A
Authority: KR
Inventors: 정병훈; 이문용
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-09-21
Also published as: KR20060074300A

Abstract

본 발명은 레이저빔을 이용한 레이저 용접 시, 피용접물에 대한 클램핑 기준면을 상기 피용접물의 용접부 표면에 두어 레이저빔의 초점을 일정하게 유지할 수 있도록;

좌우 양측에 각각 서로 대향하여 지지몸체가 구성되며, 각각의 지지몸체에는 실린더 구동에 의해 힌지 작동하는 다수개의 기준 클램퍼를 구성하여 피용접물의 레이저 용접부 표면을 지지하도록 그 클램핑 기준면을 형성하여 주는 좌,우측 기준 클램핑 유닛과; 상기 좌,우측 기준 클램핑 유닛 사이의 양측에서, 실린더 구동에 의해 승하강하는 로케이터를 통하여 상기 피용접물을 그 하부에서 지지함과 동시에, 상기 기준 클램퍼를 향하여 상기 피용접물을 가압하여 고정시켜주는 좌,우측 로케이팅 유닛으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치를 제공한다.

기준 클램퍼, 로케이터, 레이저 용접

Description

레이저 용접용 클램핑 장치{A CLAMPING DEVICE FOR A LASER WELDING}

도 1은 본 발명에 적용되는 피용접물인 일반적인 차량용 범퍼 빔의 사시도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치의 사시도,

도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치의 도 2의 A-A 선에 따른 단계별 작동을 도시한 단면도, 및

도 6은 종래 기술에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치의 사시도이다.

본 발명은 레이저 용접용 클램핑 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저빔을 이용한 레이저 용접 시, 피용접물의 용접부 표면에 대한 레이저빔의 초점을 일정하게 유지할 수 있도록 클램핑 기준면을 상부에 두어 상기 피용접물을 고정하여 주는 레이저 용접용 클램핑 장치에 관한 것이다.

일반적으로 클램핑 장치는 소재의 절삭, 판금, 용접 등의 가공 작업시에 소재물이 움직이지 않도록 고정시켜주기 위한 장치로서, 각 가공 작업마다 클램핑력이나 클램핑 부위 등이 상이하며 클램핑 장치의 구조 또한 상이하다.

이러한 클램핑 장치 중, 종래의 레이저 용접을 위하여 피용접물 등을 규제하 기 위한 클램핑 장치의 일예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이, 피용접물(101)을 상하로 클램핑 하는 클램퍼(103)와 로케이터(105) 및 이 클램퍼(103)를 작동시키기 위한 실린더(107)와 피스톤 로드(109)를 포함하여 이루어진다.

상기 피용접물(101)이 안착되는 로케이터(105)는 용접 가공시 피용접물(101)을 지지하는 부재로서 가공이 이루어지는 현장의 베이스 플레이트 등에 고정 설치된다.

상기 클램퍼(103)는 그 일측이 상기 로케이터(105)에 힌지(111)로 결합되어 이 힌지(111) 체결부를 중심으로 힌지 운동하며, 일단은 피스톤 로드(109)와 힌지(113)로 연결되어 피스톤 로드(109)에 의해 타단이 승하강 작동하도록 이루어진다.

즉, 상기 클램퍼(103)를 작동시키는 피스톤 로드(109)는 상기 로케이터(105)의 일측부에 힌지(115)로 장착된 실린더(107)내에 삽입 장착되어 공압 등에 의하여 상하 작동이 이루어진다.

상기와 같이 이루어지는 클램핑 장치에서 로케이터(105)는 상기 피용접물(101)의 클램핑부(117)에 대하여 다수의 포인트를 지지할 수 있도록 그 선단에 로케이터 아암(119)을 형성하여 클램핑 기준면으로 작용하도록 이루어진다.

그리고 상기 클램퍼(103)는 상기 피용접물(101)의 클램핑부(117)에 대하여 다수의 포인트를 클램핑할 수 있도록 상기 클램핑 기준면이 되는 로케이터(105)의 선단에 형성된 로케이터 아암(119)에 대응하여 그 선단에 다수개의 클램핑 아암(121)을 형성한다.

따라서 상기한 바와 같은 클램핑 장치는 실린더(107)에 작동압이 작용하면 피스톤 로드(109)가 일정 스트로크만큼 상승하면서 클램퍼(103)를 힌지 운동시키고, 이에 따라 클램퍼(103)의 각 클램퍼 아암(121)이 로케이터(105)의 로케이트 아암(119)에 소정의 간격을 두고 근접하게 되며, 양자 사이에 위치한 두 장의 피용접물(101)은 각각 로케이터 아암(119)과 클램핑 아암(121) 사이에서 고정된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 레이저 용접용 클램핑 장치는 상기 피용접물에 대한 클램핑 기준면이 되는 로케이터가 하부에 위치되고, 그 상부에서 클램퍼가 피용접물을 고정하여 규제하도록 되어 레이저빔을 이용한 레이저 용접 시, 레이저빔의 초점에 대하여 피용접물의 용접부 표면이 아래에 위치하는 등, 일정하지 못하여 레이저 용접에 의한 용접품질이 떨어지는 문제점을 내포하고 있다.

즉, 2장 이상의 패널로 이루어지는 피용접물이 클램핑 장치에 의해 가압되어 규제될 때, 상호간에 갖는 탄성변형에 의해 미리 설정된 상기 레이저빔의 초점과 위치 차이가 발생하여 피용접물의 용접부 표면이 상기 레이저빔의 초점과 일치하지 않게 됨으로 인한 용접불량 등의 문제점이 있는 것이다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 레이저빔을 이용한 레이저 용접 시, 피용접물에 대한 클램핑 기준면을 상기 피용접물의 용접부 표면에 두어 레이저빔의 초점을 일정하게 유지할 수 있도록 상기 피용접물을 고정해 주는 레이저 용접용 클램핑 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 용접용 클램핑 장치는 좌우 양측에 각각 서로 대향하여 지지몸체가 구성되며, 각각의 지지몸체에는 실린더 구동에 의해 힌지 작동하는 다수개의 기준 클램퍼를 구성하여 피용접물의 레이저 용접부 표면을 지지하도록 그 클램핑 기준면을 형성하여 주는 좌,우측 기준 클램핑 유닛과; 상기 좌,우측 기준 클램핑 유닛 사이의 양측에서, 실린더 구동에 의해 승하강하는 로케이터를 통하여 상기 피용접물을 그 하부에서 지지함과 동시에, 상기 기준 클램퍼를 향하여 상기 피용접물을 가압하여 고정시켜주는 좌,우측 로케이팅 유닛으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 좌,우측 기준 클램핑 유닛은 그 각각의 길이방향을 따라 중앙 일측과 그 양측으로 다수개의 공간부를 형성하는 지지몸체; 상기 각 지지몸체 상의 각 공간부의 상부에 배치되며, 상기 지지몸체의 상부 일측을 그 길이방향을 따라 관통하여 설치되는 힌지 샤프트를 통하여 그 일단부가 힌지 작동 가능하게 설치되는 다수개의 기준 클램퍼; 상기 각 지지몸체 상의 중앙 공간부 일측에 후단이 힌지 장착되며, 그 작동로드는 상기 기준 클램퍼의 후방 일측에 연결되는 연결바와 힌지 체결되는 클램퍼 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 좌,우측 로케이팅 유닛은 상기 좌,우측 기준 클램핑 유닛의 각 지지몸체 사이의 바닥면 좌우 양측에 각각 상향하여 설치되는 로케이터 실린더; 상기 각 로케이터 실린더의 작동로드 선단에 장착되며, 그 상부면은 상기 피용접물의 안착면으로 형성되어 상기 로케이터 실린더의 작동에 의해 상하로 가동하는 가동 로케이터;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 적용되는 피용접물인 일반적인 차량용 범퍼 빔의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치의 사시도로써, 먼저, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 용접용 클램핑 장치의 구성을 설명하기에 앞서, 본 발명에 적용되는 피용접물의 일례로 일반적인 차량용 범퍼 빔(1; 즉, 피용접물; 이하, 범퍼 빔이라고 칭함)의 구성을 살펴본다.

즉, 상기 범퍼 빔(1)은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 상부에 차체의 전방을 향하는 제1범퍼레일(3)이 구성되고, 그 하부에는 제2범퍼레일(5)이 용접되며, 상기 제1,2범퍼레일(3,5) 사이에는 보강레일(7)이 삽입되어 상기 제1범퍼레일(3)에 용접된다.

이러한 범퍼 빔(1)을 레이저 용접할 수 있도록 레이저 용접장비의 하부 일측에 구성되어 상기 범퍼 빔(1)을 고정시켜 주는 레이저 용접용 클램핑 장치는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 좌,우측 기준 클램핑 유닛과 그 사이의 좌,우측 로케이팅 유닛으로 구분할 수 있다.

상기 좌,우측 기준 클램핑 유닛은 좌우 양측에 각각 서로 대향하여 지지몸체(11,13)가 구성되며, 각각의 지지몸체(11,13)에는 실린더 구동에 의해 힌지 작동하는 다수개의 양측 기준 클램퍼(15,17)를 구성하여 피용접물인 범퍼 빔(1)의 레이저 용접부 표면(WF)을 지지하도록 그 클램핑 기준면을 형성하여 주게 된다.

그리고 상기 좌,우측 로케이팅 유닛은 상기 좌,우측 기준 클램핑 유닛 사이의 양측에서, 실린더 구동에 의해 승하강하는 로케이터(49,51)를 통하여 상기 범퍼 빔(1)을 그 하부에서 지지함과 동시에, 상기 양측 기준 클램퍼(15,17)를 향하여 상기 범퍼 빔(1)을 가압하여 고정시켜주게 된다.

먼저, 상기 좌,우측 기준 클램핑 유닛의 구체적인 구성은 상기 각 지지몸체(11,13)가 그 길이방향을 따라 중앙 일측과 그 양측으로 3개의 공간부(S1,S2,S3)를 형성하여 구성된다.

상기 각 지지몸체(11,13)에는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 그 각각의 공간부(S1,S2,S3)의 상부에 상기 양측 기준 클램퍼(15,17)가 하나씩 배치된다.

상기 각각의 기준 클램퍼(15,17)는 각 지지몸체(11,13)의 상부 일측을 그 길이방향을 따라 관통하여 설치되는 힌지 샤프트(19)를 통하여 그 일단부가 힌지 작동 가능하게 설치된다.

그리고 상기 각 지지몸체(11,13) 상의 중앙 공간부(S1) 일측에는 클램퍼 실린더(21,23)이 그 후단을 통하여 힌지 장착되며, 그 작동로드(25,27)는 상기 기준 클램퍼(15,17)의 후방 일측에 연결되는 연결바(29,31)와 힌지 체결된다.

여기서, 상기 양측 기준 클램퍼(15,17)는 그 하부면이 상기 범퍼 빔(1)의 레이저 용접부 표면(WF)에 대한 클램핑 기준면(CF)으로 형성된다.

또한, 상기 각 클램퍼 실린더(21,23)는 그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 좌,우측 로케이팅 유닛의 구체적인 구성은 상기 좌,우측 기준 클램핑 유닛의 각 지지몸체(11,13) 사이의 바닥면 좌우 양측에 각각 상향하여 로케이터 실린더(41,43)가 설치된다.

상기 각 로케이터 실린더(41,43)의 각 작동로드(45,47) 선단에는 가동 로케이터(49,51)가 설치된다.

상기 양측 가동 로케이터(49,51)는 그 상부면이 상기 범퍼 빔(1)의 안착면(LF)으로 형성되어 상기 양측 로케이터 실린더(41,43)의 작동에 의해 상하로 가동하게 된다.

그리고 상기 각 가동 로케이터(49,51)에는 그 상단 안착면(LF) 외측에 상기 범퍼 빔(1)의 안착 시 그 충격력을 흡수하며, 상기 범퍼 빔(1)의 레이저 용접부를 상기 좌,우측 기준 클램피 유닛의 각 기준 클램퍼(15,17)를 향하여 밀어서 가압시켜 주는 쿠션지지부재(53,55)가 구성된다.

상기 각 쿠션지지부재(53,55)는 상기 각 가동 로케이터(49,51)의 그 상단 안착면(LF) 외측에 스프링 홈을 형성하고, 상기 스프링 홈에는 쿠션 스프링(57)이 삽입되며, 상기 쿠션 스프링(57)에 의해 상향 지지되도록 상기 스프링 홈에 이탈되지 않게 쿠션 블록(59)이 끼워져 구성된다.

여기서, 상기 로케이터 실린더(41,43)는 그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더 혹은 그 작동압을 유압으로 하는 유압 실린더로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 레이저 용접용 클램핑 장치의 작동을, 상기 도 3과 도 4 및 도 5를 통하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 3에서와 같이, 상기 양측 로케이터 실린더(41,43)를 후진하여 양측 로케이터(49,51)를 하강시킨 상태로 두고, 상기 양측 클램퍼 실린더(21,23)도 후진 하여 양측 기준 클램퍼(15,17)를 벌린 상태로 상기 범퍼 빔(1)을 상기 양측 로케이터(49,51) 상에 안착시킨다.

이러한 상태로, 도 4에서와 같이, 상기 양측 클램퍼 실린더(21,23)를 전진시키면, 상기 양측 기준 클램퍼(15,17)는 도면에서와 같이, 각각 내측으로 회전하여 그 각각의 클램핑 기준면(CF)이 정위치에 설정된다.

이어서, 도 5에서와 같이, 상기 양측 로케이터 실린더(41,43)를 동시에 전진시켜 양측 로케이터(49,51)를 상승시킨다.

그러면, 상기 양측 로케이터(49,51) 상에 안착된 범퍼 빔(1)은 그 상부의 레이저 용접부 표면(WF)이 상기 양측 클램퍼(15,17)의 클램핑 기준면(CF)에 대하여 가압되면서, 상기 양측 로케이터(49,51)와 양측 클램퍼(15,17)에 의해 견고하게 고정해 주게된다.

이 때, 상기 쿠션지지부재(53,55)는 상기 범퍼 빔(1)의 안착 시, 그 충격력을 흡수하며, 상기 범퍼 빔(1)의 레이저 용접부 표면(WF)을 상기 양측 기준 클램퍼(15,17)를 향하여 밀어서 가압력을 더해주게 된다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 레이저 용접용 클램핑 장치에 의하면, 레이저빔을 이용한 레이저 용접 시, 피용접물에 대한 클램핑 기준면을 상기 피용접물의 용접부 표면에 두어 피용접물의 용접부 표면에 대한 상기 레이저빔의 초점을 항상 일정하게 유지할 수 있도록 함으로써, 레이저 용접에 의한 용접품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

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좌우 양측에 각각 서로 대향하여 지지몸체가 구성되며, 각각의 지지몸체에는 실린더 구동에 의해 힌지 작동하는 다수개의 기준 클램퍼를 구성하여 피용접물의 레이저 용접부 표면을 지지하도록 그 클램핑 기준면을 형성하여 주는 좌,우측 기준 클램핑 유닛과; 상기 좌,우측 기준 클램핑 유닛 사이의 양측에서, 실린더 구동에 의해 승하강하는 로케이터를 통하여 상기 피용접물을 그 하부에서 지지함과 동시에, 상기 기준 클램퍼를 향하여 상기 피용접물을 가압하여 고정시켜주는 좌,우측 로케이팅 유닛을 포함하는 레이저 용접용 클램핑 장치에 있어서,

상기 좌,우측 로케이팅 유닛은

상기 좌,우측 기준 클램핑 유닛의 각 지지몸체 사이의 바닥면 좌우 양측에 각각 상향하여 설치되는 로케이터 실린더;

상기 각 로케이터 실린더의 작동로드 선단에 장착되며, 그 상부면은 상기 피용접물의 안착면으로 형성되어 상기 로케이터 실린더의 작동에 의해 상하로 가동하는 가동 로케이터;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
청구항 5에 있어서, 상기 각 가동 로케이터에는

그 상단 안착면 외측에 상기 피용접물의 안착 시 그 충격력을 흡수하며, 상기 피용접물의 레이저 용접부를 상기 좌,우측 기준 클램피 유닛의 기준 클램퍼를 향하여 밀어서 가압시켜 주는 쿠션지지부재를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
청구항 6에 있어서, 상기 각 쿠션지지부재는

상기 각 가동 로케이터의 그 상단 안착면 외측에 스프링 홈을 형성하고, 상기 스프링 홈에 삽입되는 쿠션 스프링과;

상기 쿠션 스프링에 의해 상향 지지되도록 상기 스프링 홈에 이탈되지 않도록 끼워져 구성되는 쿠션 블록;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
청구항 5에 있어서, 상기 로케이터 실린더는

그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
청구항 5에 있어서, 상기 로케이터 실린더는

그 작동압을 유압으로 하는 유압 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
레이저 용접용 클램핑 장치에 있어서,

좌우 양측에 각각 서로 대향하며 지지몸체를 구성하고, 상기 지지몸체의 각 길이방향을 따라 중앙 일측과 그 양측으로 다수개의 공간부를 형성하며, 상기 각 지지몸체 상의 각 공간부 상부에는 기준 클램프가 배치되어 상기 지지몸체의 상부 일측을 그 길이방향을 따라 관통하여 설치되는 힌지 샤프트를 통하여 그 일단부가 힌지 작동 가능하게 설치되며, 상기 각 지지몸체 상의 중앙 공간부 일측에는 클램퍼 실린더가 후단을 통하여 힌지 장착되며, 상기 클램퍼 실린더의 작동로드는 상기 기준 클램퍼의 후방 일측에 연결되는 연결바와 힌지 체결되어 피용접물의 레이저 용접부 표면을 상부에서 지지하도록 그 클램핑 기준면을 형성하여 주는 좌,우측 기준 클램핑 유닛과;

상기 좌,우측 기준 클램핑 유닛의 각 지지몸체 사이의 바닥면 좌우 양측에 각각 상향하여 로케이터 실린더를 설치하고, 상기 각 로케이터 실린더의 작동로드 선단에는 상부면이 상기 피용접물의 안착면으로 형성된 가동 로케이터가 장착되어 상기 로케이터 실린더의 작동에 의해 상하로 가동하여 상기 피용접물을 고정시켜 주는 좌,우측 로케이팅 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
청구항 10에 있어서, 상기 기준 클램퍼는

그 하부면이 피용접물의 레이저 용접부에 대한 클램핑 기준면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
청구항 10에 있어서, 상기 각 가동 로케이터에는

그 상단 안착면 외측에 상기 피용접물의 안착 시 그 충격력을 흡수하며, 상기 피용접물의 레이저 용접부를 상기 좌,우측 기준 클램피 유닛의 기준 클램퍼를 향하여 밀어서 가압시켜 주는 쿠션지지부재를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
청구항 12에 있어서, 상기 각 쿠션지지부재는

상기 각 가동 로케이터의 그 상단 안착면 외측에 스프링 홈을 형성하고, 상기 스프링 홈에 삽입되는 쿠션 스프링과;

상기 쿠션 스프링에 의해 상향 지지되도록 상기 스프링 홈에 이탈되지 않도록 끼워져 구성되는 쿠션 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
청구항 10에 있어서, 상기 클램퍼 실린더는

그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.
청구항 10에 있어서, 상기 로케이터 실린더는

그 작동압을 유압으로 하는 유압 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 클램핑 장치.